(57)【要約】【課題】    冷却流体により光変調素子を効率的に冷却できる光変調装置、光学装置、およびプロジェクタを提供する。【解決手段】光変調装置４４０Ａを構成する光変調素子保持体４４０２は、板状部材４４２Ａ，４４３Ａと、枠状部材４４０５，４４０６とを含んで構成される。冷却室Ｒ１，Ｒ２は、枠状部材４４０５，４４０６が液晶パネル４４１および板状部材４４２Ａ，４４３Ａを支持した状態で、枠状部材４４０５，４４０６、液晶パネル４４１、および板状部材４４２Ａ，４４３Ａで囲まれる空間である。枠状部材４４０５，４４０６には、冷却流体を冷却室Ｒ１，Ｒ２内部に流入させる流通口４４０５Ｈと、冷却室Ｒ１，Ｒ２内部の冷却流体を外部に流出させる流通口４４０６Ｈと、流通口４４０５Ｈを介して冷却室Ｒ１，Ｒ２内部に流入する冷却流体を光変調面と直交する方向に整流する整流部４４０５Ｇ，４４０６Ｇとが設けられている。【選択図】 図１０
2007025384.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源から射出された光束を画像情報に応じて変調して光学像を形成する光変調素子と、内部に冷却流体が封入される冷却室が形成され、前記冷却室内の冷却流体に対して熱伝達可能に前記光変調素子を保持する光変調素子保持体とを備えた光変調装置であって、
前記光変調素子保持体は、透光性を有する板状部材と、前記光変調素子の光変調面に対応して互いに対向する端面を貫通する開口部が形成され前記対向する端面側にて前記光変調素子および前記板状部材をそれぞれ支持する枠状部材とを含んで構成され、
前記冷却室は、前記枠状部材が前記光変調素子および前記板状部材を支持した状態で、前記枠状部材、前記光変調素子、および前記板状部材で囲まれる空間であり、
前記枠状部材には、前記冷却流体を前記冷却室内部に流入させる流入口と、前記冷却室内部の前記冷却流体を外部に流出させる流出口と、前記流入口を介して前記冷却室内部に流入する冷却流体を前記光変調面と直交する方向に整流する整流部とが設けられていることを特徴とする光変調装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光変調装置において、
前記枠状部材には、前記開口部周縁における前記流入口の形成位置側に前記光変調面に直交する方向に窪む凹部が形成され、
前記整流部は、前記流入口を介して前記冷却室内部に流入する冷却流体の流入方向に直交する方向に延出するように前記凹部の底部に立設され、基端部分から先端部分に向うにしたがって前記流入方向の幅寸法が小さくなるテーパ形状を有していることを特徴とする光変調装置。
【請求項３】
請求項２に記載の光変調装置において、
前記整流部は、台形柱形状を有していることを特徴とする光変調装置。
【請求項４】
請求項２または請求項３に記載の光変調装置において、
前記整流部は、延出方向両端部が前記凹部の側壁に接続していることを特徴とする光変調装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかに記載の光変調装置において、
前記整流部は、前記流入口の形成位置側、および前記流出口の形成位置側の双方に形成されていることを特徴とする光変調装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれかに記載の光変調装置において、
前記光変調素子保持体は、前記光変調素子の光変調面に応じた形状を有し、透光性を有する板状部材から構成され、前記冷却室内部に配置される冷却室区画部を備え、
前記冷却室区画部は、前記冷却室内部を光束入射側および光束射出側の２つの領域に区画し、前記流入口を介して前記冷却室内部に流入する前記冷却流体を前記２つの領域に分流することを特徴とする光変調装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれかに記載の光変調装置と、
前記光変調装置を構成する光変調素子保持体の流入口および流出口と接続され、前記冷却流体を前記冷却室外部に案内し、再度、前記冷却室内部に導く複数の流体循環部材と、
前記複数の流体循環部材における前記冷却流体の流路中に配置され、前記冷却流体を前記複数の流体循環部材を介して前記光変調素子保持体に圧送し、前記冷却流体を強制的に循環させる流体圧送部とを備えていることを特徴とする光学装置。
【請求項８】
光源装置と、請求項７に記載の光学装置と、前記光学装置にて形成された光学像を拡大投射する投射光学装置とを備えていることを特徴とするプロジェクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光変調装置、光学装置、およびプロジェクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光源から射出された光束を画像情報に応じて変調して光学像を形成する複数の光変調素子と、各光変調素子で変調された光束を合成して射出する色合成光学装置と、色合成光学装置にて合成された光束を拡大投射する投射光学装置とを備えるプロジェクタが知られている。
このうち、光変調素子としては、例えば、一対の基板間に液晶等の電気光学材料が密閉封入されたアクティブマトリックス駆動方式の光変調素子が一般的に採用される。具体的に、この光変調素子を構成する一対の基板は、光束射出側に配置され、液晶に駆動電圧を印加するためのデータ線、走査線、スイッチング素子、画素電極等が形成された駆動基板と、光束入射側に配置され、共通電極、ブラックマスク等が形成された対向基板とで構成されている。
また、この光変調素子の光束入射側および光束射出側には所定の偏光軸を有する光束を透過させる入射側偏光板および射出側偏光板がそれぞれ配置される。
ここで、光源から射出された光束が光変調素子に照射された場合には、液晶層による光吸収とともに、駆動基板に形成されたデータ線および走査線や、対向基板に形成されたブラックマスク等による光吸収により、光変調素子の温度が上昇しやすい。また、光源から射出された光束、および光変調素子を透過した光束のうち、所定の偏光軸を有していない光束は、入射側偏光板および射出側偏光板によって吸収され、偏光板に熱が発生しやすい。
【０００３】
このため、このような光学素子を内部に有するプロジェクタは、光学素子の温度上昇を緩和するために、冷却流体を用いた冷却装置を備えた構成が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
すなわち、特許文献１に記載の冷却装置は、対向する端面が開口された略直方体状の筺体から構成され、内部に冷却流体を充填する冷却室を備えている。そして、前記対向する端面のうち、一方の端面側に光変調素子を配置し、他方の端面側に入射側偏光板を配置し、これら光変調素子および入射側偏光板にて開口の対向する端面を閉塞し、冷却室を形成している。このような構成により、光源から照射される光束により光変調素子および入射側偏光板に生じる熱を直接、冷却流体に放熱させている。
【０００４】
【特許文献１】特開平３−１７４１３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の冷却装置では、冷却室内に封入された冷却流体の容量が小さいため、冷却流体と、発熱した光変調素子および入射側偏光板等の光学素子との熱交換能力が低い。
また、冷却室内に封入された冷却流体の対流速度が遅いため、発熱した光学素子により冷却流体が温められやすく、光変調素子と冷却流体との温度差が小さくなる。
したがって、特許文献１に記載の冷却装置では、冷却流体により光変調素子を効率的に冷却することが困難である、という問題がある。
【０００６】
本発明の目的は、冷却流体により光変調素子を効率的に冷却できる光変調装置、光学装置、およびプロジェクタを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の光変調装置は、光源から射出された光束を画像情報に応じて変調して光学像を形成する光変調素子と、内部に冷却流体が封入される冷却室が形成され、前記冷却室内の冷却流体に対して熱伝達可能に前記光変調素子を保持する光変調素子保持体とを備えた光変調装置であって、前記光変調素子保持体は、透光性を有する板状部材と、前記光変調素子の光変調面に対応して互いに対向する端面を貫通する開口部が形成され前記対向する端面側にて前記光変調素子および前記板状部材をそれぞれ支持する枠状部材とを含んで構成され、前記冷却室は、前記枠状部材が前記光変調素子および前記板状部材を支持した状態で、前記枠状部材、前記光変調素子、および前記板状部材で囲まれる空間であり、前記枠状部材には、前記冷却流体を前記冷却室内部に流入させる流入口と、前記冷却室内部の前記冷却流体を外部に流出させる流出口と、前記流入口を介して前記冷却室内部に流入する冷却流体を前記光変調面と直交する方向に整流する整流部とが設けられていることを特徴とする。
本発明によれば、光変調素子保持体を構成する枠状部材は、流入口および流出口を有するので、例えば、冷却流体を流通可能な流体循環部材にて流入口および流出口を接続すれば、冷却流体を対流させることができ、冷却室内部での冷却流体の対流速度を速めることができる。また、このような構成であれば、従来のように冷却室内部に冷却流体が密閉封入される構成と比較して、光変調素子と熱交換を実施する冷却流体の容量を大きくでき、光変調素子と冷却流体との熱交換能力を向上させることができる。
したがって、光変調素子により冷却流体が温められて光変調素子と冷却流体との温度差が小さくなることがなく、冷却流体により光変調素子を効率的に冷却でき、本発明の目的を達成できる。
【０００８】
ところで、流入口を介した冷却流体が直接、冷却室に流入する構成を採用した場合には、冷却室内部の各位置での冷却流体の対流速度が異なるものとなりやすい。このように冷却室内部の各位置で冷却流体の対流速度が異なる場合には、光変調素子にて形成された光学像に冷却流体の流れ方向に延びる筋状の像が含まれ、光学像を良好に維持できない。また、冷却室内部の各位置で冷却流体の対流速度が異なる場合には、光変調素子の光変調面の各位置で冷却流体の熱交換能力が異なり、光変調素子の面内温度の均一化が図りにくい。
本発明によれば、枠状部材には整流部が設けられているので、整流部にて、流入口を介して流入した冷却流体を一時的に堰き止め、光変調面に直交する方向に整流できる。このため、整流部により冷却室内部全体に冷却流体が流入するように整流することができ、冷却室内部における冷却流体が淀んだ領域をなくし、冷却室内部の各位置での冷却流体の対流速度の均一化を図れ、光変調素子にて形成された光学像に筋状の像が含まれることなく、光変調素子にて形成された光学像を良好に維持できる。また、冷却室内部の各位置での冷却流体の対流速度を均一化することにより、光変調素子の面内温度の均一化も図れ、局所的な過熱を回避し、光変調素子にて鮮明な光学像を形成できる。
【０００９】
本発明の光変調装置では、前記枠状部材には、前記開口部周縁における前記流入口の形成位置側に前記光変調面に直交する方向に窪む凹部が形成され、前記整流部は、前記流入口を介して前記冷却室内部に流入する冷却流体の流入方向に直交する方向に延出するように前記凹部の底部に立設され、基端部分から先端部分に向うにしたがって前記流入方向の幅寸法が小さくなるテーパ形状を有していることが好ましい。
また、整流部は、台形柱形状を有していることが好ましい。
本発明によれば、整流部が流入口を介して冷却室内部に流入する冷却流体の流入方向に直交する方向に延出するように凹部の底部に立設されているので、冷却流体の一時的な堰き止めを効果的に実施して、整流部を介した冷却流体の対流速度を増加させることができる。このため、冷却室内部における冷却流体が淀んだ領域を効果的になくすことができ、冷却室内部の各位置での冷却流体の対流速度を良好に均一化できる。また、整流部を介した冷却流体の対流速度を増加させることで、光変調素子と冷却流体との温度差を維持し、冷却流体により光変調素子をさらに効率的に冷却できる。
また、整流部が基端部分から先端部分に向うにしたがって流入方向の幅寸法が小さくなるテーパ形状（台形柱形状）を有しているので、整流部を介した冷却流体の流通状態を円滑に実施できる。
【００１０】
本発明の光変調装置では、前記整流部は、延出方向両端部が前記凹部の側壁に接続していることが好ましい。
本発明によれば、整流部の延出方向両端部が凹部の側壁に接続しているので、整流部と凹部の側壁との間を冷却流体が流通することを回避でき、整流部を介して冷却流体を確実に流通させることができる。このため、例えば、整流部と凹部の側壁との間に隙間が形成されている構成と比較して、整流部にて冷却流体を確実に整流でき、冷却室内部での各位置での冷却流体の対流速度を効果的に均一化できる。
【００１１】
本発明の光変調装置では、前記整流部は、前記流入口の形成位置側、および前記流出口の形成位置側の双方に形成されていることが好ましい。
本発明によれば、整流部が流入口および流出口の双方の形成位置側に形成されているので、例えば、冷却流体の流通方向が逆方向となるように変更した場合であっても、整流部により冷却室内部に流入する冷却流体を光変調素子の光変調面に直交する方向に整流できる。このため、冷却流体の流通方向を正方向に設定した場合、および冷却流体の流通方向を逆方向に設定した場合の双方において、冷却室内部の各位置での冷却流体の対流速度を均一化して光変調素子にて形成された光学像を良好に維持できるとともに、光変調素子の面内温度を均一化して光変調素子にて鮮明な光学像を形成できる。
【００１２】
本発明の光変調装置では、前記光変調素子保持体は、前記光変調素子の光変調面に応じた形状を有し、透光性を有する板状部材から構成され、前記冷却室内部に配置される冷却室区画部を備え、前記冷却室区画部は、前記冷却室内部を光束入射側および光束射出側の２つの領域に区画し、前記流入口を介して前記冷却室内部に流入する前記冷却流体を前記２つの領域に分流することが好ましい。
本発明によれば、光変調素子保持体は、冷却室区画部を備えているので、整流部とともに冷却室区画部の流入口側の側端部にて、流入口を介して流入した冷却流体を一時的に堰き止め、冷却室内部の各位置での冷却流体の対流速度の均一化を図れる。
また、冷却室内部に冷却室区画部を配置することで、流入口を介して流入した冷却流体を一時的に堰き止めた後、冷却室区画部の光束入射側および光束射出側に整流できる。また、冷却室内部に冷却室区画部を配置することで、冷却室内における光変調素子と接触する冷却流体層の厚みを縮小でき、光変調素子と接触する冷却流体の対流速度を速めることができる。このため、光変調素子と冷却流体との温度差を維持し、冷却流体により光変調素子をさらに効率的に冷却できる。
【００１３】
本発明の光学装置は、上述した光変調装置と、前記光変調装置を構成する光変調素子保持体の流入口および流出口と接続され、前記冷却流体を前記冷却室外部に案内し、再度、前記冷却室内部に導く複数の流体循環部材と、前記複数の流体循環部材における前記冷却流体の流路中に配置され、前記冷却流体を前記複数の流体循環部材を介して前記光変調素子保持体に圧送し、前記冷却流体を強制的に循環させる流体圧送部とを備えていることを特徴とする。
本発明によれば、光学装置は、上述した光変調装置、複数の流体循環部材、および流体圧送部を備えているので、上述した光変調装置と同様の作用・効果を享受できる。
また、光変調素子保持体の冷却室内だけでなく、複数の流体循環部材にも冷却流体を封入することで、冷却流体の容量を大きくすることができ、光変調素子と冷却流体との熱交換能力を向上させることができる。
さらに、光学装置が流体圧送部を備えているので、光変調素子により温められた冷却室内の冷却流体の入れ換えを確実に実施できる。したがって、光変調素子と冷却流体との間で常に大きい温度差を確保し、冷却流体と光変調素子との熱交換効率をさらに向上させることができる。
【００１４】
本発明のプロジェクタは、光源装置と、上述した光学装置と、前記光学装置にて形成された光学像を拡大投射する投射光学装置とを備えていることを特徴とする。
本発明によれば、プロジェクタは、光源装置、上述した光学装置、および投射光学装置を備えているので、上述した光学装置と同様の作用・効果を享受できる。
また、上述した光学装置を備えることで、光変調素子の熱劣化を防止でき、プロジェクタの高寿命化を図れる。
さらに、光変調素子にて形成された光学像を良好に維持できるため、投射光学装置を介して鮮明な光学像を投影できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の一実施の形態を図面に基づいて説明する。
〔プロジェクタの構成〕
図１は、プロジェクタ１の概略構成を模式的に示す図である。
プロジェクタ１は、光源から射出される光束を画像情報に応じて変調して光学像を形成し、形成した光学像をスクリーン（図示略）上に拡大投射するものである。このプロジェクタ１は、外装ケース２と、冷却ユニット３と、光学ユニット４と、投射光学装置としての投射レンズ５とを備える。
なお、図１において、図示は省略するが、外装ケース２内において、冷却ユニット３、光学ユニット４、および投射レンズ５以外の空間には、プロジェクタ１の構成部材に電力を供給する電源ユニットや、プロジェクタ１全体を制御する制御装置等が配置されるものとする。
【００１６】
外装ケース２は、合成樹脂等から構成され、冷却ユニット３、光学ユニット４、および投射レンズ５を内部に収納配置する全体略直方体状に形成されている。この外装ケース２は、図示は省略するが、プロジェクタ１の天面、前面、背面、および側面をそれぞれ構成するアッパーケースと、プロジェクタ１の底面、前面、側面、および背面をそれぞれ構成するロアーケースとで構成され、前記アッパーケースおよび前記ロアーケースは互いにねじ等で固定されている。
なお、外装ケース２は、合成樹脂製に限らず、その他の材料にて形成してもよく、例えば、金属等にて形成してもよい。
また、図示は省略するが、この外装ケース２には、冷却ユニット３によりプロジェクタ１外部から冷却空気を内部に導入するための吸気口（例えば、図２に示す吸気口２２）、およびプロジェクタ１内部で温められた空気を排出するための排気口が形成されている。
【００１７】
冷却ユニット３は、プロジェクタ１内部に形成される冷却流路に冷却空気を送り込み、プロジェクタ１内で発生する熱を冷却する。この冷却ユニット３は、投射レンズ５の側方に位置し、外装ケース２に形成された図示しない吸気口からプロジェクタ１外部の冷却空気を内部に導入してプロジェクタ１内部の構成部材に冷却空気を吹き付けるシロッコファン３１と、外装ケース２に形成された吸気口２２（図２参照）からプロジェクタ１外部の冷却空気を内部に導入して光学ユニット４の後述するラジエータに冷却空気を吹き付ける軸流ファン３２とを備える。
なお、この冷却ユニット３としては、シロッコファン３１および軸流ファン３２の他、光学ユニット４の後述する光源装置、および図示しない電源ユニット等を冷却するための冷却ファンを設けた構成を採用しても構わない。
【００１８】
光学ユニット４は、光源から射出された光束を、光学的に処理して画像情報に対応して光学像（カラー画像）を形成するユニットである。この光学ユニット４は、図１に示すように、外装ケース２の背面に沿って延出するとともに、外装ケース２の側面に沿って延出する平面視略Ｌ字形状を有している。なお、この光学ユニット４の詳細な構成については、後述する。
投射レンズ５は、複数のレンズが組み合わされた組レンズとして構成される。そして、この投射レンズ５は、光学ユニット４にて形成された光学像（カラー画像）を図示しないスクリーン上に拡大投射する。
【００１９】
〔光学ユニットの詳細な構成〕
光学ユニット４は、図１に示すように、インテグレータ照明光学系４１と、色分離光学系４２と、リレー光学系４３と、光学装置４４と、光学部品４１〜４３および光学装置４４を構成する後述する光学装置本体を収納配置する光学部品用筐体４５とを備える。
インテグレータ照明光学系４１は、光学装置４４を構成する後述する液晶パネルの光変調面（画像形成領域）を略均一に照明するための光学系である。このインテグレータ照明光学系４１は、図１に示すように、光源装置４１１と、第１レンズアレイ４１２と、第２レンズアレイ４１３と、偏光変換素子４１４と、重畳レンズ４１５とを備える。
【００２０】
光源装置４１１は、放射状の光線を射出する光源ランプ４１６と、この光源ランプ４１６から射出された放射光を反射するリフレクタ４１７とを備える。光源ランプ４１６としては、ハロゲンランプやメタルハライドランプ、高圧水銀ランプが多用される。また、リフレクタ４１７としては、図１では、放物面鏡を採用しているが、これに限らず、楕円面鏡で構成し、光束射出側に該楕円面鏡により反射された光束を平行光とする平行化凹レンズを採用した構成としてもよい。
第１レンズアレイ４１２は、光軸方向から見て略矩形状の輪郭を有する小レンズがマトリクス状に配列された構成を有している。各小レンズは、光源装置４１１から射出される光束を、複数の部分光束に分割している。
第２レンズアレイ４１３は、第１レンズアレイ４１２と略同様な構成を有しており、小レンズがマトリクス状に配列された構成を有している。この第２レンズアレイ４１３は、重畳レンズ４１５とともに、第１レンズアレイ４１２の各小レンズの像を光学装置４４の後述する液晶パネル上に結像させる機能を有している。
【００２１】
偏光変換素子４１４は、第２レンズアレイ４１３と重畳レンズ４１５との間に配置され、第２レンズアレイ４１３からの光を略１種類の偏光光に変換するものである。
具体的に、偏光変換素子４１４によって略１種類の偏光光に変換された各部分光は、重畳レンズ４１５によって最終的に光学装置４４の後述する液晶パネル上にほぼ重畳される。偏光光を変調するタイプの液晶パネルを用いたプロジェクタでは、１種類の偏光光しか利用できないため、ランダムな偏光光を発する光源装置４１１からの光の略半分を利用できない。このため、偏光変換素子４１４を用いることで、光源装置４１１からの射出光を略１種類の偏光光に変換し、光学装置４４での光の利用効率を高めている。
【００２２】
色分離光学系４２は、図１に示すように、２枚のダイクロイックミラー４２１，４２２と、反射ミラー４２３とを備え、ダイクロイックミラー４２１，４２２によりインテグレータ照明光学系４１から射出された複数の部分光束を、赤、緑、青の３色の色光に分離する機能を有している。
リレー光学系４３は、図１に示すように、入射側レンズ４３１、リレーレンズ４３３、および反射ミラー４３２，４３４を備え、色分離光学系４２で分離された赤色光を光学装置４４の後述する赤色光用の液晶パネルまで導く機能を有している。
【００２３】
この際、色分離光学系４２のダイクロイックミラー４２１では、インテグレータ照明光学系４１から射出された光束の青色光成分が反射するとともに、赤色光成分と緑色光成分とが透過する。ダイクロイックミラー４２１によって反射した青色光は、反射ミラー４２３で反射し、フィールドレンズ４１８を通って光学装置４４の後述する青色光用の液晶パネルに達する。このフィールドレンズ４１８は、第２レンズアレイ４１３から射出された各部分光束をその中心軸（主光線）に対して平行な光束に変換する。他の緑色光用、赤色光用の液晶パネルの光入射側に設けられたフィールドレンズ４１８も同様である。
【００２４】
ダイクロイックミラー４２１を透過した赤色光と緑色光のうちで、緑色光はダイクロイックミラー４２２によって反射し、フィールドレンズ４１８を通って光学装置４４の後述する緑色光用の液晶パネルに達する。一方、赤色光はダイクロイックミラー４２２を透過してリレー光学系４３を通り、さらにフィールドレンズ４１８を通って光学装置４４の後述する赤色光用の液晶パネルに達する。なお、赤色光にリレー光学系４３が用いられているのは、赤色光の光路の長さが他の色光の光路の長さよりも長いため、光の発散等により光の利用効率の低下を防止するためである。すなわち、入射側レンズ４３１に入射した部分光束をそのまま、フィールドレンズ４１８に伝えるためである。本実施形態においては赤色光の光路の長さが長いのでこのような構成とされているが青色光の光路の長さを長くする構成も考えられる。
【００２５】
光学装置４４は、図１に示すように、光変調素子としての３枚の液晶パネル４４１（赤色光用の液晶パネルを４４１Ｒ、緑色光用の液晶パネルを４４１Ｇ、青色光用の液晶パネルを４４１Ｂとする）と、この液晶パネル４４１の光束入射側および光束射出側に配置される入射側偏光板４４２および射出側偏光板４４３と、色合成光学装置としてのクロスダイクロイックプリズム４４４とが一体的に形成されたものである。
なお、光学装置４４は、具体的な構成は後述するが、液晶パネル４４１、入射側偏光板４４２、射出側偏光板４４３、およびクロスダイクロイックプリズム４４４以外に、メインタンク、流体圧送部、ラジエータ、流体循環部材、流体分岐部、光変調素子保持体、および中継タンクを備える。
【００２６】
液晶パネル４４１は、ガラスなどからなる一対の基板４４１Ｃ，４４１Ｄ（図５参照）に電気光学物質である液晶が密閉封入された構成を有している。このうち、基板４４１Ｃは、液晶を駆動するための駆動基板であり、互いに平行に配列形成される複数のデータ線と、複数のデータ線と直交する方向に配列形成される複数の走査線と、走査線およびデータ線の交差に対応してマトリクス状に配列形成される画素電極と、ＴＦＴ(Thin Film Transistor)等のスイッチング素子とを有している。また、基板４４１Ｄは、基板４４１Ｃに対して所定間隔を空けて対向配置される対向基板であり、所定の電圧Ｖcomが印加される共通電極を有している。そして、これら基板４４１Ｃ，４４１Ｄには、図示しない制御装置と電気的に接続し、前記走査線、前記データ線、前記スイッチング素子、および前記共通電極等に所定の駆動信号を出力するフレキシブルプリント基板４４１Ｅ（図５参照）が接続されている。このフレキシブルプリント基板４４１Ｅを介して前記制御装置から駆動信号を入力することで、所定の前記画素電極と前記共通電極との間に電圧が印加され、該画素電極および共通電極間に介在する液晶の配向状態が制御され、入射側偏光板４４２から射出された偏光光束の偏光方向が変調される。
このフレキシブルプリント基板４４１Ｅにおいて、下端側の幅方向略中央部分には、挿通孔４４１Ｅ１（図５参照）が形成されている。そして、この挿通孔４４１Ｅ１には、光学装置を構成する後述する光変調素子保持体の筒状部が挿通される。
【００２７】
入射側偏光板４４２は、偏光変換素子４１４で偏光方向が略一方向に揃えられた各色光が入射され、入射された光束のうち、偏光変換素子４１４で揃えられた光束の偏光軸と略同一方向の偏光光のみ透過させ、その他の光束を吸収するものである。この入射側偏光板４４２は、サファイアガラスまたは水晶等の板状部材としての透光性基板４４２Ａ（図５参照）上に偏光膜（図示略）が設けられた構成を有している。
射出側偏光板４４３は、入射側偏光板４４２と同様に板状部材としての透光性基板４４３Ａ（図５参照）および偏光膜４４３Ｂ（図５参照）を有し、液晶パネル４４１から射出された光束のうち、入射側偏光板４４２における光束の透過軸と直交する偏光軸を有する光束のみ透過させ、その他の光束を吸収するものである。
【００２８】
クロスダイクロイックプリズム４４４は、射出側偏光板４４３から射出された色光毎に変調された光学像を合成してカラー画像を形成する光学素子である。このクロスダイクロイックプリズム４４４は、４つの直角プリズムを貼り合わせた平面視略正方形状をなし、直角プリズム同士を貼り合わせた界面には、２つの誘電体多層膜が形成されている。これら誘電体多層膜は、液晶パネル４４１Ｒ，４４１Ｂから射出され射出側偏光板４４３を介した色光を反射し、液晶パネル４４１Ｇから射出され射出側偏光板４４３を介した色光を透過する。このようにして、各液晶パネル４４１Ｒ，４４１Ｇ，４４１Ｂにて変調された各色光が合成されてカラー画像が形成される。
【００２９】
図２は、プロジェクタ１内の一部を上方側から見た斜視図である。なお、図２において、光学部品用筐体４５内の光学部品は、説明を簡略化するために、光学装置４４の後述する光学装置本体のみを図示し、その他の光学部品４１〜４３は省略している。
光学部品用筐体４５は、図１に示すように、内部に所定の照明光軸Ａが設定され、上述した光学部品４１〜４３、および光学装置４４の後述する光学装置本体を照明光軸Ａに対する所定位置に収納配置する。この光学部品用筐体４５は、図２に示すように、光学部品４１〜４３、および光学装置４４の後述する光学装置本体を収納する容器状の部品収納部材４５１と、部品収納部材４５１の開口部分を閉塞する図示しない蓋状部材とで構成される。
【００３０】
〔光学装置の構成〕
光学装置４４は、図２に示すように、液晶パネル４４１、入射側偏光板４４２、射出側偏光板４４３、およびクロスダイクロイックプリズム４４４が一体化された光学装置本体４４０と、メインタンク４４５と、流体圧送部４４６と、ラジエータ４４７と、複数の流体循環部材４４８とを備える。
複数の流体循環部材４４８は、内部に冷却流体が対流可能に管状部材で構成され、冷却流体が循環可能に各部材４４０，４４５〜４４７を接続する。そして、循環する冷却流体により光学装置本体４４０を構成する液晶パネル４４１、入射側偏光板４４２、および射出側偏光板４４３に生じる熱を冷却する。
なお、本実施形態では、冷却流体として、透明性の不凍液（例えば、プロピレングリコールの水溶液に防食用添加剤を加えたもの）を採用する。冷却流体としては、前記不凍液に限らず、その他の液体を採用してもよい。
ラジエータ４４７は、複数の流体循環部材４４８の流路中に配設され、光学装置本体４４０において各液晶パネル４４１等にて温められた冷却流体の熱を放熱する。
【００３１】
メインタンク４４５は、略円柱形状であり、２つの容器状部材から構成され、２つの容器状部材の開口部分を互いに接続することで内部に冷却流体を一時的に蓄積する。このメインタンク４４５には、冷却流体を内部に流入させる冷却流体流入部（図示略）および内部の冷却流体を外部に排出させる冷却流体排出部（図示略）が形成されており、それぞれに流体循環部材４４８が接続されている。
【００３２】
流体圧送部４４６は、メインタンク４４５内に蓄積された冷却流体を送入し、送入した冷却流体を外部に強制的に送出する。このため、流体圧送部４４６は、メインタンク４４５の図示しない冷却流体流出部に接続した流体循環部材４４８の他端と連通接続するとともに、外部に冷却流体を送出するための他の流体循環部材４４８の一端と連通接続している。
【００３３】
〔光学装置本体の構造〕
図３および図４は、光学装置本体４４０の構造を示す斜視図である。具体的に、図３は、光学装置本体４４０を上方側から見た斜視図である。図４は、光学装置本体４４０を下方側から見た斜視図である。
光学装置本体４４０は、３つの液晶パネル４４１、３つの入射側偏光板４４２、３つの射出側偏光板４４３、およびクロスダイクロイックプリズム４４４の他、図３または図４に示すように、流体分岐部４４０１（図４）と、３つの光変調素子保持体４４０２と、３つの支持部材４４０３と、中継タンク４４０４（図３）とを備える。
【００３４】
流体分岐部４４０１は、略直方体状の中空部材で構成され、流体圧送部４４６から強制的に送出された冷却流体を送入し、送入した冷却流体を３つの光変調素子保持体４４０２毎に分岐して送出する。また、この流体分岐部４４０１は、クロスダイクロイックプリズム４４４の下面に固定され、クロスダイクロイックプリズム４４４を支持するプリズム固定板としての機能も有する。
この流体分岐部４４０１において、底面の略中央部分には、図４に示すように、冷却流体を内部に流入させる冷却流体流入部４４０１Ａが形成されている。そして、この冷却流体流入部４４０１Ａには、流体圧送部４４６に連通接続された流体循環部材４４８の他端が接続され、該流体循環部材４４８を介して流体圧送部４４６から圧送された冷却流体が流体分岐部４４０１内部に流入する。
また、底面の四隅部分には、図３または図４に示すように、該底面に沿って延出する腕部４４０１Ｂがそれぞれ形成されている。これら腕部４４０１Ｂの先端部分には、それぞれ孔４４０１Ｂ１が形成され、これら孔４４０１Ｂ１に図示しないねじを挿通し、光学部品用筐体４５の部品収納部材４５１の底面に螺合することで、光学装置本体４４０が部品収納部材４５１に固定される。
また、この流体分岐部４４０１において、クロスダイクロイックプリズム４４４の光束入射側端面に対応する３つの側面には、図４に示すように、内部の冷却流体を外部に流出させる冷却流体流出部４４０１Ｃがそれぞれ形成されている。そして、各冷却流体流出部４４０１Ｃには、それぞれ流体循環部材４４８の一端が接続され、該流体循環部材４４８を介して流体分岐部４４０１内部の冷却流体が分岐されて外部へと流出する。
【００３５】
図５は、光変調素子保持体４４０２の概略構成を示す分解斜視図である。
３つの光変調素子保持体４４０２は、３つの液晶パネル４４１、３つの入射側偏光板４４２、および３つの射出側偏光板４４３をそれぞれ保持するとともに、内部に冷却流体が流入および流出し、該冷却流体により３つの液晶パネル４４１、３つの入射側偏光板４４２、および３つの射出側偏光板４４３をそれぞれ冷却する。なお、各光変調素子保持体４４０２は、同様の構成であり、以下では１つの光変調素子保持体４４０２のみを説明する。
光変調素子保持体４４０２は、図５に示すように、一対の枠状部材４４０５，４４０６と、２つの冷却室区画部４４０７と、一対の偏光板固定部材４４０８Ａ，４４０８Ｂとを備える。
【００３６】
図６は、枠状部材４４０５の概略構成を示す図である。具体的に、図６（Ａ）は、枠状部材４４０５を光束射出側から見た斜視図である。また、図６（Ｂ）は、枠状部材４４０５を光束入射側から見た斜視図である。
枠状部材４４０５は、略中央部分に液晶パネル４４１の画像形成領域に対応した矩形状の開口部４４０５Ａを有する平面視略矩形状のアルミニウム製の枠体であり、枠状部材４４０６に対して光束入射側に配置され、液晶パネル４４１の光束入射側を支持するとともに、入射側偏光板４４２の光束射出側を支持する。
【００３７】
この枠状部材４４０５において、光束射出側端面における開口部４４０５Ａ周縁部分が液晶パネル４４１の光束入射側端面に当接する部分である。そして、液晶パネル４４１の光束入射側端面を枠状部材４４０５の光束射出側端面における開口部４４０５Ａ周縁部分に当接させることで、液晶パネル４４１の光束入射側端面にて、開口部４４０５Ａの光束射出側が閉塞される。なお、枠状部材４４０５の光束射出側端面において、液晶パネル４４１の光束入射側端面と当接する部分の形状は、図６（Ａ）に示す形状に限らず、その他の形状、例えば、液晶パネル４４１の光束入射側を嵌合させる凹形状となるように形成しても構わない。
また、この枠状部材４４０５の光束射出側端面において、下方側の左右方向略中央部分には、図６（Ａ）または図６（Ｂ）に示すように、光束射出側端面および光束入射側端面を貫通する孔４４０５Ｂ１を有して光束射出側端面から略直交して突出し、枠状部材４４０６の後述する挿通孔に挿通される筒状部４４０５Ｂが形成されている。この筒状部４４０５Ｂは、後述する流通口に対して略直交するように連通接続している。
さらに、この枠状部材４４０５の光束射出側端面において、上方側の左右方向略中央部分には、図６（Ａ）または図６（Ｂ）に示すように、光束射出側端面および光束入射側端面を貫通し、枠状部材４４０６の後述する筒状部を挿通可能とする挿通孔４４０５Ｃが形成されている。
【００３８】
また、この枠状部材４４０５において、光束入射側端面には、図６（Ｂ）に示すように、入射側偏光板４４２の透光性基板４４２Ａの形状に対応して凹部４４０５Ｄが形成され、この凹部４４０５Ｄに透光性基板４４２Ａの光束射出側端面が当接する。そして、透光性基板４４２Ａを凹部４４０５Ｄに当接させることで、透光性基板４４２Ａにて、枠状部材４４０５の光束入射側が閉塞される。
また、この枠状部材４４０５の光束入射側端面において、開口部４４０５Ａの周縁部分には、凹部４４０５Ｄよりも深さ寸法の大きい凹部４４０５Ｅが筒状部４４０５Ｂの孔４４０５Ｂ１および挿通孔４４０５Ｃと接続するように形成されている。
【００３９】
この凹部４４０５Ｅにおいて、開口部４４０５Ａに対して左右側の凹部４４０５Ｅの底部には、図６（Ｂ）に示すように、冷却室区画部４４０７を位置決め固定する４つの位置決め突起４４０５Ｆが立設されている。
これら位置決め突起４４０５Ｆは、図６（Ｂ）に示すように、断面略直角三角形を有する柱状に形成されている。そして、これら位置決め突起４４０５Ｆは、図６（Ｂ）に示すように、断面略直角三角形の斜辺に相当する端面が光束入射側に向き、開口部４４０５Ａの上下方向中央部分に向けて光軸方向の厚み寸法が次第に小さくなるように配置されている。
【００４０】
また、この凹部４４０５Ｅにおいて、開口部４４０５Ａに対して上下側の凹部４４０５Ｅの底部には、図６（Ｂ）に示すように、前記流通口を介して流入した冷却流体を液晶パネル４４１の光変調面と直交する方向に整流する整流部４４０５Ｇがそれぞれ立設されている。
これら整流部４４０５Ｇは、図６（Ｂ）に示すように、前記流通口を介して流入する冷却流体の流入方向（上下方向）と直交する方向（左右方向）に延出し、その両端部が凹部４４０５Ｅの側壁に接続している。また、これら整流部４４０５Ｇは、基端部分から先端部分に向うにしたがって（液晶パネル４４１の光変調面に直交する方向で液晶パネル４４１から離間するにしたがって）前記流入方向（上下方向）の厚み寸法が次第に小さくなる断面略台形状に形成されている（図１０参照）。すなわち、整流部４４０５Ｇは、台形柱形状を有している。
【００４１】
以上のように、液晶パネル４４１および入射側偏光板４４２が枠状部材４４０５の光束射出側および光束入射側に配置されることで、液晶パネル４４１、入射側偏光板４４２、および枠状部材４４０５で囲まれる空間（開口部４４０５Ａ内、および、凹部４４０５Ｅと入射側偏光板４４２との空隙）に冷却流体を封入可能とする冷却室Ｒ１（図１０参照）が形成される。
【００４２】
さらに、この枠状部材４４０５において、その下方側端部略中央部分には、図６に示すように、下方側に位置する凹部４４０５Ｅの下方側の側壁に貫通し、外部からの冷却流体を内部に流入させる流通口４４０５Ｈが形成されている。この流通口４４０５Ｈには、流体分岐部４４０１の冷却流体流出部４４０１Ｃに接続された流体循環部材４４８の他端が接続され、該流体循環部材４４８を介して流体分岐部４４０１から流出した冷却流体が内部に流入する。
【００４３】
さらにまた、この枠状部材４４０５において、左側端部角隅部分および右側端部角隅部分には、図６に示すように、枠状部材４４０６と接続するための接続部４４０５Ｉが形成されている。
また、この枠状部材４４０５において、左側端部略中央部分および右側端部略中央部分には、図６に示すように、偏光板固定部材４４０８Ａが係合するフック４４０５Ｊが形成されている。
【００４４】
図７は、枠状部材４４０６の概略構成を示す図である。具体的に、図７（Ａ）は、枠状部材４４０６を光束射出側から見た斜視図である。また、図７（Ｂ）は、枠状部材４４０６を光束入射側から見た斜視図である。
枠状部材４４０６は、上述した枠状部材４４０５の光束射出側に配置され、枠状部材４４０５とで液晶パネル４４１を挟持固定するとともに、枠状部材４４０５と対向する面と反対の面側にて射出側偏光板４４３を支持する。
この枠状部材４４０６は、枠状部材４４０５と略同様の形状を有するように形成されたアルミニウム製の枠体である。より具体的に、枠状部材４４０６は、図７に示すように、枠状部材４４０５の上下を逆に、さらに、光束入射側および光束射出側を逆に設定することで大略構成されている。
すなわち、枠状部材４４０６には、図７に示すように、枠状部材４４０５の開口部４４０５Ａ、筒状部４４０５Ｂ（孔４４０５Ｂ１を含む）、挿通孔４４０５Ｃ、凹部４４０５Ｄ、凹部４４０５Ｅ、位置決め突起４４０５Ｆ、整流部４４０５Ｇ、流通口４４０５Ｈ、接続部４４０５Ｉ、およびフック４４０５Ｊと同様の、開口部４４０６Ａ、筒状部４４０６Ｂ（孔４４０６Ｂ１を含む）、挿通孔４４０６Ｃ、凹部４４０６Ｄ、凹部４４０６Ｅ、位置決め突起４４０６Ｆ、整流部４４０６Ｇ、流通口４４０６Ｈ、接続部４４０６Ｉ、およびフック４４０６Ｊが形成されている。
また、この枠状部材４４０６において、上方側端部角隅部分および下方側端部角隅部分には、図７に示すように、支持部材４４０３の後述するピン状部材を挿通可能とする４つの挿通部４４０６Ｋが形成されている。
【００４５】
そして、枠状部材４４０５，４４０６間に液晶パネル４４１を挟んだ状態で、各接続部４４０５Ｉ，４４０６Ｉにねじ４４０６Ｌ（図５）を螺合することで、液晶パネル４４１が枠状部材４４０５，４４０６に支持される。
この状態では、枠状部材４４０６において、光束入射側端面における開口部４４０６Ａ周縁部分が液晶パネル４４１の光束射出側端面に当接し、液晶パネル４４１の光束射出側端面にて、開口部４４０６Ａの光束入射側が閉塞される。なお、枠状部材４４０６の光束入射側端面において、液晶パネル４４１の光束射出側端面と当接する部分の形状は、図７（Ｂ）に示す形状に限らず、その他の形状、例えば、液晶パネル４４１の光束射出側を嵌合させる凹形状となるように形成しても構わない。
また、射出側偏光板４４３の透光性基板４４３Ａを凹部４４０６Ｄに当接させることで、透光性基板４４３Ａにて、枠状部材４４０６の光束射出側が閉塞される。
以上のように、液晶パネル４４１および射出側偏光板４４３が枠状部材４４０６の光束入射側および光束射出側に配置されることで、液晶パネル４４１、射出側偏光板４４３、および枠状部材４４０６で囲まれる空間（開口部４４０６Ａ内、および、凹部４４０６Ｅと射出側偏光板４４３との空隙）に冷却流体を封入可能とする冷却室Ｒ２（図１０参照）が形成される。
また、上記の状態では、枠状部材４４０５の筒状部４４０５Ｂが枠状部材４４０６の挿通孔４４０６Ｃに挿通され、枠状部材４４０６の筒状部４４０６Ｂがフレキシブルプリント基板４４１Ｅの挿通孔４４１Ｅ１を介して枠状部材４４０５の挿通孔４４０５Ｃに挿通される。そして、挿通孔４４０５Ｃ，４４０６Ｃおよび孔４４０５Ｂ１，４４０６Ｂ１を介して冷却室Ｒ１，Ｒ２間が連通する。このような構成により、流通口４４０５Ｈを介して枠状部材４４０５内部に流入した冷却流体は、筒状部４４０５Ｂの孔４４０５Ｂ１および挿通孔４４０６Ｃにより冷却室Ｒ１および冷却室Ｒ２に分流される。また、冷却室Ｒ１および冷却室Ｒ２の冷却流体は、筒状部４４０６Ｂの孔４４０６Ｂ１および挿通孔４４０５Ｃを介して合流し、流通口４４０６Ｈを介して外部へと流出する。
【００４６】
図８は、冷却室区画部４４０７の概略構成を示す図である。具体的に、図８（Ａ）は、冷却室区画部４４０７を光束入射側または光束射出側から見た図である。図８（Ｂ）は、図８（Ａ）におけるＡ−Ａ線の断面図である。
２つの冷却室区画部４４０７は、各冷却室Ｒ１，Ｒ２にそれぞれ配置され、各冷却室Ｒ１，Ｒ２をそれぞれ光束入射側および光束射出側の２つの領域に区画するものである。これら冷却室区画部４４０７は、枠状部材４４０５，４４０６の開口部４４０５Ａ，４４０６Ａよりも若干小さい外形形状を有する平面視略矩形状の透光性部材から構成され、図５に示すように、入射側偏光板４４２および枠状部材４４０５の間、枠状部材４４０６および射出側偏光板４４３の間に配置される。
これら冷却室区画部４４０７において、上下側端部は、図８に示すように、角部分が面取りされた斜面４４０７Ａを有するテーパ状に形成されている。すなわち、冷却室区画部４４０７の上下側端部は、上下方向に向うにしたがって次第に厚み寸法が小さくなる形状となっている。
そして、これら冷却室区画部４４０７は、光変調素子保持体４４０２を組み立てる際、上下側端部の斜面４４０７Ａを枠状部材４４０５，４４０６の各位置決め突起４４０５Ｆ，４４０６Ｆにそれぞれ当接することで、枠状部材４４０５，４４０６にそれぞれ位置決めされ、例えば、接着剤等により枠状部材４４０５，４４０６に対して固定される。
【００４７】
偏光板固定部材４４０８Ａ，４４０８Ｂは、入射側偏光板４４２および射出側偏光板４４３を枠状部材４４０５，４４０６の各凹部４４０５Ｄ，４４０６Ｄにそれぞれ押圧固定する。これら偏光板固定部材４４０８Ａ，４４０８Ｂは、図５に示すように、略中央部分に開口部４４０８Ａ１，４４０８Ｂ１が形成された平面視略矩形枠体で構成され、開口部４４０８Ａ１，４４０８Ｂ１周縁部分にて、入射側偏光板４４２および射出側偏光板４４３を枠状部材４４０５，４４０６に対してそれぞれ押圧する。また、これら偏光板固定部材４４０８Ａ，４４０８Ｂには、左右側端縁にそれぞれフック係合部４４０８Ａ２，４４０８Ｂ２が形成され、フック係合部４４０８Ａ２，４４０８Ｂ２を枠状部材４４０５，４４０６の各フック４４０５Ｊ，４４０６Ｊに係合させることで、枠状部材４４０５，４４０６に対して偏光板固定部材４４０８Ａ，４４０８Ｂが入射側偏光板４４２および射出側偏光板４４３を押圧した状態で固定される。
【００４８】
以上説明した、液晶パネル４４１、入射側偏光板４４２、射出側偏光板４４３、および光変調素子保持体４４０２を一体化したユニットが本発明に係る光変調装置４４０Ａ（図５、図９、図１０参照）に相当する。
【００４９】
支持部材４４０３は、略中央部分に図示しない開口が形成された平面視矩形枠状の板体から構成される。
この支持部材４４０３において、光束入射側端面には、図３または図４に示すように、光変調素子保持体４４０２の４つの挿通部４４０６Ｋに対応した位置に、板体から突出するピン状部材４４０３Ａが形成されている。
そして、支持部材４４０３は、ピン状部材４４０３Ａを光変調素子保持体４４０２の４つの挿通部４４０６Ｋに挿通することで該光変調素子保持体４４０２を支持し、板体の光束射出側端面をクロスダイクロイックプリズム４４４の光束入射側端面に接着固定することで、光変調素子保持体４４０２をクロスダイクロイックプリズム４４４に一体化する。
【００５０】
中継タンク４４０４は、略円柱状の中空部材で構成され、クロスダイクロイックプリズム４４４の上面に固定される。そして、この中継タンク４４０４は、各光変調素子保持体４４０２から送出された冷却流体を一括して送入し、送入した冷却流体を外部に送出する。
この中継タンク４４０４において、その上面には、図示は省略するが、各光変調素子保持体４４０２から送出された冷却流体を内部に流入させる３つの冷却流体流入部が形成されている。そして、各冷却流体流入部は、各光変調素子保持体４４０２の流通口４４０６Ｈと流体循環部材４４８を介して接続され、該流体循環部材４４８を介して各光変調素子保持体４４０２から送出された冷却流体が一括して中継タンク４４０４内部に流入する。
【００５１】
また、この中継タンク４４０４において、外側面には、図３に示すように、送入された冷却流体を外部に流出させる冷却流体流出部４４０４Ｂが形成されている。そして、この冷却流体流出部４４０４Ｂは、図示しない流体循環部材を介してラジエータ４４７と接続し、前記流体循環部材を介して中継タンク４４０４から送出された冷却流体がラジエータ４４７へと流通する。
【００５２】
〔冷却構造〕
次に、液晶パネル４４１、入射側偏光板４４２、および射出側偏光板４４３の冷却構造を説明する。
図９および図１０は、液晶パネル４４１、入射側偏光板４４２、および射出側偏光板４４３の冷却構造を説明するための図である。具体的に、図９は、光変調装置４４０Ａを光束射出側から見た平面図である。図１０は、図９におけるＢ−Ｂ線の断面図である。
流体圧送部４４６が駆動することにより、流体循環部材４４８を介して、メインタンク４４５内の冷却流体が流体圧送部４４６内に送入されるとともに、流体圧送部４４６から流体分岐部４４０１に送出される。
【００５３】
そして、流体分岐部４４０１内に送入された冷却流体は、流体分岐部４４０１の各冷却流体流出部４４０１Ｃから流出し、流体循環部材４４８を介して、図９または図１０に示すように、各光変調素子保持体４４０２の各流通口４４０５Ｈから各光変調素子保持体４４０２内部へと流入する。
各光変調素子保持体４４０２内部に流入した冷却流体は、図１０に示すように、筒状部４４０５Ｂにて分流され、冷却室Ｒ１および冷却室Ｒ２に流入する。この際、冷却流体は、図１０に示すように、整流部４４０５Ｇ，４４０６Ｇにより液晶パネル４４１の光変調面と直交する方向に整流され、整流部４４０５Ｇと入射側偏光板４４２、および整流部４４０６Ｇと射出側偏光板４４３の隙間を介して冷却室Ｒ１および冷却室Ｒ２内を流通する。また、整流部４４０５Ｇ，４４０６Ｇにて整流された冷却流体は、図１０に示すように、各冷却室区画部４４０７の下方側端部に形成された各斜面４４０７Ａにて光束入射側および光束射出側に整流され、液晶パネル４４１の光束入射側端面および光束射出側端面、入射側偏光板４４２の光束射出側端面、射出側偏光板４４３の光束入射側端面に沿って対流する。
【００５４】
ここで、光源装置４１１から射出された光束により、液晶パネル４４１、入射側偏光板４４２、および射出側偏光板４４３に生じた熱は、各冷却室Ｒ１，Ｒ２内を対流する冷却流体に伝達される。
冷却室Ｒ２内の冷却流体に伝達された熱は、冷却流体の流れにしたがって、図１０中、上方に向けて進み、流通口４４０６Ｈを介して冷却室Ｒ２外部へと移動する。
一方、冷却室Ｒ１内の冷却流体に伝達された熱は、冷却流体の流れにしたがって、挿通孔４４０５Ｃおよび筒状部４４０６Ｂの孔４４０６Ｂ１を介して、冷却室Ｒ２内に移動し、流通口４４０６Ｈを介して冷却室Ｒ２外部へと移動する。
【００５５】
冷却室Ｒ１，Ｒ２から流通口４４０６Ｈを介して光変調素子保持体４４０２外部へと移動した熱は、冷却流体の流れにしたがって、中継タンク４４０４〜ラジエータ４４７へと移動する。そして、温められた冷却流体は、ラジエータ４４７を通過することで冷却され、ラジエータ４４７〜メインタンク４４５〜流体圧送部４４６〜流体分岐部４４０１へと移動し、再度、冷却室Ｒ１，Ｒ２へと移動する。
【００５６】
上述した実施形態においては、光変調素子保持体４４０２は、流入口および流出口としての流通口４４０５Ｈ，４４０６Ｈを有するので、各流通口４４０５Ｈ，４４０６Ｈと流体循環部材４４８を接続することで、冷却室Ｒ１，Ｒ２内外に冷却流体を対流させることができ、冷却室Ｒ１，Ｒ２内部での冷却流体の対流速度を速めることができる。また、従来のように冷却流体が冷却室内部に密閉封入される構成と比較して、液晶パネル４４１と熱交換を実施する冷却流体の容量を大きくでき、液晶パネル４４１と冷却流体との熱交換能力を向上させることができる。したがって、液晶パネル４４１により冷却流体が温められて液晶パネル４４１と冷却流体との温度差が小さくなることがなく、冷却流体により液晶パネル４４１を効率的に冷却できる。
また、冷却室Ｒ１，Ｒ２が液晶パネル４４１の光束入射側および光束射出側の双方に形成されているので、液晶パネル４４１の光束入射側および光束射出側の双方から冷却室Ｒ１，Ｒ２内の冷却流体に熱を放熱でき、液晶パネル４４１をさらに効率的に冷却できる。
さらに、各冷却室Ｒ１，Ｒ２が筒状部４４０５Ｂの孔４４０５Ｂ１および挿通孔４４０６Ｃと、筒状部４４０６Ｂの孔４４０６Ｂ１および挿通孔４４０５Ｃとにより連通接続されているので、各冷却室Ｒ１，Ｒ２内の冷却流体を略同一の温度に設定でき、すなわち、液晶パネル４４１における光束入射側および光束射出側の温度の均一化を図れる。
さらにまた、各冷却室Ｒ１，Ｒ２を形成する透光性基板４４２Ａ，４４３Ａが入射側偏光板４４２および射出側偏光板４４３で構成されているので、液晶パネル４４１のみならず、入射側偏光板４４２および射出側偏光板４４３も効率的に冷却できる。
【００５７】
ところで、流入口を介した冷却流体が直接、冷却室に流入する構成を採用した場合には、冷却室内部の各位置での冷却流体の対流速度が異なるものとなりやすい。このように冷却室内部の各位置で冷却流体の対流速度が異なる場合には、液晶パネル４４１にて形成された光学像に冷却流体の流れ方向に延びる筋状の像が含まれ、光学像を良好に維持できない。また、冷却室内部の熱交換能力が異なり、液晶パネル４４１の面内温度の均一化が図りにくい。
本実施形態では、枠状部材４４０５，４４０６には整流部４４０５Ｇ，４４０６Ｇが設けられているので、整流部４４０５Ｇ，４４０６Ｇにて、冷却室Ｒ１，Ｒ２内に流入した冷却流体を一時的に堰き止め、液晶パネル４４１の光変調面に直交する方向に整流できる。このため、整流部４４０５Ｇ，４４０６Ｇにより冷却室Ｒ１，Ｒ２内部全体に冷却流体が流入するように整流することができ、冷却室Ｒ１，Ｒ２内部における冷却流体が淀んだ領域をなくし、冷却室Ｒ１，Ｒ２内部の各位置での冷却流体の対流速度の均一化を図れ、液晶パネル４４１にて形成された光学像に筋状の像が含まれることなく、液晶パネル４４１にて形成された光学像を良好に維持できる。また、冷却室Ｒ１，Ｒ２内部の各位置での冷却流体の対流速度を均一化することにより、液晶パネル４４１の面内温度の均一化も図れ、局所的な過熱を回避し、液晶パネル４４１にて鮮明な光学像を形成できる。
【００５８】
ここで、整流部４４０５Ｇ，４４０６Ｇが冷却室Ｒ１，Ｒ２内部に流入する冷却流体の流入方向（上下方向）に直交する方向（左右方向）に延出するように凹部４４０５Ｅ，４４０６Ｅの底部に立設されているので、冷却流体の一時的な堰き止めを効果的に実施して、整流部４４０５Ｇ，４４０６Ｇを介した冷却流体の対流速度を増加させることができる。このため、冷却室Ｒ１，Ｒ２内部における冷却流体が淀んだ領域を効果的になくすことができ、冷却室Ｒ１，Ｒ２内部の各位置での冷却流体の対流速度を良好に均一化できる。また、整流部４４０５Ｇ，４４０６Ｇを介した冷却流体の対流速度を増加させることで、液晶パネル４４１と冷却流体との温度差を維持し、冷却流体により液晶パネル４４１をさらに効率的に冷却できる。
また、整流部４４０５Ｇ，４４０６Ｇが基端部分から先端部分に向うにしたがって流入方向（上下方向）の幅寸法が小さくなるテーパ形状を有しているので、整流部４４０５Ｇ，４４０６Ｇを介した冷却流体の流通状態を円滑に実施できる。
さらに、整流部４４０５Ｇ，４４０６Ｇの延出方向（左右方向）両端部が凹部４４０５Ｅ，４４０６Ｅの側壁に接続しているので、整流部４４０５Ｇ，４４０６Ｇと凹部４４０５Ｅ，４４０６Ｅの側壁との間を冷却流体が流通することを回避でき、整流部４４０５Ｇ，４４０６Ｇを介して冷却流体を確実に流通させることができる。このため、例えば整流部と凹部の側壁との間に隙間が形成されている構成と比較して、整流部４４０５Ｇ，４４０６Ｇにて冷却流体を確実に整流でき、冷却室Ｒ１，Ｒ２内部での各位置での冷却流体の対流速度を効果的に均一化できる。
【００５９】
また、整流部４４０５Ｇ，４４０６Ｇが流通口４４０５Ｈ，４４０６Ｈの双方の形成位置側（上下側）に形成されているので、例えば、冷却流体の流通方向が逆方向となるように変更した場合であっても、整流部４４０５Ｇ，４４０６Ｇにより冷却室Ｒ１，Ｒ２内部に流入する冷却流体を液晶パネル４４１の光変調面に直交する方向に整流できる。このため、冷却流体の流通方向を正方向に設定した場合（流通口４４０５Ｈを介して冷却流体を内部に流入させ、流通口４４０６Ｈを介して冷却流体を外部に流出させる場合）、および冷却流体の流通方向を逆方向に設定した場合（流通口４４０６Ｈを介して冷却流体を内部に流入させ、流通口４４０５Ｈを介して冷却流体を外部に流出させる場合）の双方において、冷却室Ｒ１，Ｒ２内部の各位置での冷却流体の対流速度を均一化して液晶パネル４４１にて形成された光学像を良好に維持できるとともに、液晶パネル４４１の面内温度を均一化して液晶パネル４４１にて鮮明な光学像を形成できる。
【００６０】
さらに、光変調素子保持体４４０２は、冷却室区画部４４０７を備えているので、整流部４４０５Ｇ，４４０６Ｇとともに冷却室区画部４４０７の流通口４４０５Ｈ側（下方側）の側端部にて、流通口４４０５Ｈを介して流入した冷却流体を一時的に堰き止めることができる。
また、冷却室Ｒ１，Ｒ２内部に冷却室区画部４４０７を配置することで、流通口４４０６Ｈを介して流入した冷却流体を一時的に堰き止めた後、冷却室区画部４４０７の光束入射側および光束射出側に整流できる。また、冷却室Ｒ１，Ｒ２内部に冷却室区画部４４０７を配置することで、冷却室Ｒ１，Ｒ２内における液晶パネル４４１と接触する冷却流体層の厚みを縮小でき、液晶パネル４４１と接触する冷却流体の対流速度を速めることができる。このため、液晶パネル４４１と冷却流体との温度差を維持し、冷却流体により液晶パネル４４１をさらに効率的に冷却できる。
ここで、冷却室区画部４４０７の下方側端部は、テーパ形状を有しているので、冷却室区画部４４０７を解した冷却流体の流通状態を円滑に実施できる。
なお、冷却室区画部４４０７の上方側端部も下方側端部と同様にテーパ形状を有しているので、冷却流体の流通方向を前記正方向に設定した場合に限らず、冷却流体の流通方向を前記逆方向に設定した場合も同様の効果を享受できる。
【００６１】
そして、光学装置４４が流体圧送部４４６を備えているので、液晶パネル４４１、入射側偏光板４４２、および射出側偏光板４４３により温められた冷却室Ｒ１，Ｒ２内の冷却流体の入れ換えを確実に実施できる。したがって、液晶パネル４４１、入射側偏光板４４２、および射出側偏光板４４３と冷却流体との間で常に大きい温度差を確保し、冷却流体と液晶パネル４４１、入射側偏光板４４２、および射出側偏光板４４３との熱交換効率をさらに向上させることができる。
そしてまた、プロジェクタ１が光学装置４４を備えることで、液晶パネル４４１、入射側偏光板４４２、および射出側偏光板４４３の熱劣化を防止でき、プロジェクタ１の孔寿命化を図れる。
また、液晶パネル４４１にて形成された光学像を良好に維持できるため、投射レンズ５を介して鮮明な光学像を投影できる。
【００６２】
以上、本発明について好適な実施形態を挙げて説明したが、本発明は、これらの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の改良並びに設計の変更が可能である。
前記実施形態では、光変調素子保持体４４０２を構成する枠状部材が枠状部材４４０５，４４０６の２つで構成されていたが、これに限らず、１つのみで構成しても構わない。例えば、枠状部材を枠状部材４４０５の１つのみで構成した場合には、筒状部４４０５Ｂおよび挿通孔４４０５Ｃを省略するとともに、流通口４４０５Ｈの他、冷却室Ｒ１内外に冷却流体を流通可能とする流通口を別途設ける。そして、枠状部材４４０５に液晶パネル４４１および透光性基板４４２Ａの双方を支持させる。
また、前記実施形態では、冷却室が冷却室Ｒ１，Ｒ２の２つで構成され、各冷却室Ｒ１，Ｒ２が連通接続された構成であったが、これに限らず、冷却室Ｒ１，Ｒ２がそれぞれ独立した空間となるように構成してもよい。例えば、枠状部材４４０５において、筒状部４４０５Ｂおよび挿通孔４４０５Ｃを省略するとともに、流通口４４０５Ｈの他、冷却室Ｒ１内外に冷却流体を流通可能とする流通口を別途設ける。なお、枠状部材４４０６においても略同様である。
【００６３】
前記実施形態において、整流部４４０５Ｇ，４４０６Ｇの形状および形成位置は、前記実施形態で説明した形状および形成位置に限らない。例えば、整流部４４０５Ｇ，４４０６Ｇは、各流通口４４０５Ｈ，４４０６Ｈの形成位置側（上下側）にそれぞれ形成されていたが、これに限らず、少なくとも流入口としての流通口４４０５Ｈ側（下方側）に形成されていればよい。また、整流部４４０５Ｇ，４４０６Ｇは、断面略台形状となるように形成されていたが、これに限らず、断面略矩形状となるように形成してもよい。特に、整流部４４０５Ｇ，４４０６Ｇは、基端部分から先端部分に向うにしたがって流入方向の厚み寸法が次第に小さくなるテーパ形状を有していることが好ましく、前記実施形態で説明したように基端部分から先端部分に向う方向に沿う側面が平面状となる形状に限らず曲面状となる形状を採用してもよい。さらに、整流部４４０５Ｇ，４４０６Ｇは、左右方向に延出するように形成されていたが、これに限らず、冷却流体の流入方向に直交する方向であれば、いずれの方向に延出するように形成しても構わない。例えば、整流部４４０５Ｇ，４４０６Ｇの延出方向が平面視円弧状となるように形成してもよい。さらにまた、整流部４４０５Ｇ，４４０６Ｇは、延出方向両端部が凹部４４０５Ｅ，４４０６Ｅの側壁と接続した形状を有していたが、これに限らず、前記側壁との間に隙間を有するように形成されていても構わない。
【００６４】
前記実施形態において、流通口４４０５Ｈ，４４０６Ｈの形成位置は、前記実施形態で説明した形成位置に限らず、その他の形成位置に形成する構成を採用してもよい。
前記実施形態では、冷却室Ｒ１，Ｒ２を形成するための板状部材として、入射側偏光板４４２および射出側偏光板４４３の各透光性基板４４２Ａ，４４３Ａを採用したが、これに限らず、光学装置本体と入射側偏光板および／または射出側偏光板を別体で構成し、透光性基板４４２Ａ，４４３Ａと同様の透光性基板にて冷却室Ｒ１および／または冷却室Ｒ２を形成する構成を採用してもよい。
【００６５】
前記実施形態において、冷却室区画部４４０７の形状は、前記実施形態で説明した形状に限らない。例えば、冷却室区画部４４０７には、流入口（流通口４４０５Ｈ）の形成位置側の側端部に、光束入射側および光束射出側の双方の端面側の角部分が面取りされた各斜面４４０７Ａが形成されていたが、これに限らない。冷却室区画部の側端部は、流入口の形成位置側に向うにしたがって厚み寸法が小さくなるテーパ形状を有していればよく、光束入射側および光束射出側のいずれか一方の端面側の角部分のみが面取りされた構成を採用してもよく、面取り部分が平面状でなく曲面状となるように形成しても構わない。
【００６６】
前記実施形態では、光学装置４４がメインタンク４４５およびラジエータ４４７を備えた構成を説明したが、これに限らず、メインタンク４４５および／またはラジエータ４４７を省略した構成を採用してもよい。
また、前記実施形態では、光学装置本体４４０が流体分岐部４４０１および中継タンク４４０４を備えた構成を説明したが、これに限らず、流体分岐部４４０１および／または中継タンク４４０４を省略した構成を採用してもよい。
【００６７】
前記実施形態において、シロッコファン３１の送風によって、液晶パネル４４１等に冷却空気を吹き付ける構成を併用してもよい。このような構成とすることにより、液晶パネル４４１等の冷却効率をさらに向上させることができる。
前記実施形態において、一対の枠状部材４４０５，４４０６、液晶パネル４４１、入射側偏光板４４２、射出側偏光板４４３の各部材間に、冷却流体の漏れを防止する部材、例えば、弾性を有する部材を介在させる構成を採用してもよい。
【００６８】
前記実施形態では、光学ユニット４が平面視略Ｌ字形状を有した構成を説明したが、これに限らず、例えば、平面視略Ｕ字形状を有した構成を採用してもよい。
前記実施形態では、３つの液晶パネル４４１を用いたプロジェクタ１の例のみを挙げたが、本発明は、１つの液晶パネルのみを用いたプロジェクタ、２つの液晶パネルのみを用いたプロジェクタ、あるいは、４つ以上の液晶パネルを用いたプロジェクタにも適用可能である。
前記実施形態では、光入射面と光射出面とが異なる透過型の液晶パネルを用いていたが、光入射面と光射出面とが同一となる反射型の液晶パネルを用いてもよい。
前記実施形態では、光変調素子として液晶パネルを用いていたが、マイクロミラーを用いたデバイスなど、液晶以外の光変調素子を用いてもよい。この場合は、光束入射側および光束射出側の偏光板は省略できる。
前記実施形態では、スクリーンを観察する方向から投射を行うフロントタイプのプロジェクタの例のみを挙げたが、本発明は、スクリーンを観察する方向とは反対側から投射を行うリアタイプのプロジェクタにも適用可能である。
【００６９】
本発明を実施するための最良の構成などは、以上の記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示され、かつ、説明されているが、本発明の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施形態に対し、形状、材質、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。
したがって、上記に開示した形状、材質などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状、材質などの限定の一部若しくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
本発明の光変調装置は、冷却流体により光変調素子を効率的に冷却できるため、ホームシアターやプレゼンテーションで用いられるプロジェクタの光変調装置として利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本実施形態におけるプロジェクタの概略構成を模式的に示す図。
【図２】前記実施形態におけるプロジェクタ内の一部を上方側から見た斜視図。
【図３】前記実施形態における光学装置本体の構造を示す斜視図。
【図４】前記実施形態における光学装置本体の構造を示す斜視図。
【図５】前記実施形態における光変調素子保持体の概略構成を示す分解斜視図。
【図６】前記実施形態における枠状部材の概略構成を示す図。
【図７】前記実施形態における枠状部材の概略構成を示す図。
【図８】前記実施形態における冷却室区画部の概略構成を示す図。
【図９】前記実施形態における液晶パネル、入射側偏光板、および射出側偏光板の冷却構造を説明するための図。
【図１０】前記実施形態における液晶パネル、入射側偏光板、および射出側偏光板の冷却構造を説明するための図。
【符号の説明】
【００７２】
１・・・プロジェクタ、５・・・投射光学装置、４４・・・光学装置、４１１・・・光源装置、４４０Ａ・・・光変調装置、４４１・・・液晶パネル（光変調素子）、４４２Ａ，４４３Ａ・・・透光性基板（板状部材）、４４６・・・流体圧送部、４４８・・・流体循環部材、４４０２・・・光変調素子保持体、４４０５，４４０６・・・枠状部材、４４０５Ａ，４４０６Ａ・・・開口部、４４０５Ｅ，４４０６Ｅ・・・凹部、４４０５Ｇ，４４０６Ｇ・・・整流部、４４０５Ｈ，４４０６Ｈ・・・流通口（流入口、流出口）、４４０７・・・冷却室区画部、Ｒ１，Ｒ２・・・冷却室。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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